Download als PDF - Agrarforschung Schweiz

Verbesserung der Stickstoffeffizienz von Gülle durch Aufbereitung | Pflanzenbau
In dieser Studie wurden verschiedene Düngerpro-
Stickstoffemissionen aus Agrarökosystemen
dukte aus der Aufbereitung von Gülle (aV, UF, RO) in
Gefäss- und Feldversuchen getestet, mit dem Ziel, den
Beitrag der technischen Gülleaufbereitung zur Verbesserung
der NAE und der Reduktion von N-Verlusten zu
ermitteln. Zudem wurde untersucht, wie die Eigenschaften
von Schweinegülle durch die Gülleaufbereitung
beeinflusst werden.
M a t e r i a l u n d M e t h o d e n
Zusammenfassung
in die Umwelt haben in den letzten Jahrzehnten
aufgrund der Intensivierung der landwirtschaftlichen
Produktion zugenommen.
Die Landwirtschaft ist Hauptemittentin von
Stickstoffverbindungen wie Ammoniak,
Nitrat und Lachgas, die sich negativ auf die
Umwelt auswirken können. Die effizientere
Nutzung von Düngerstickstoff sowie die
Reduktion umweltschädigender Stickstoffemissionen
sind deshalb den meisten Indust-
Gülleaufbereitung: Anaerobe Vergärung kombiniert
rienationen ein dringendes Anliegen. Neue
mit Membrantrennverfahren
Technologien der Hofdüngeraufbereitung,
Die verschiedenen Aufbereitungsschritte, aus denen die
wie zum Beispiel anaerobe Vergärung von
Düngerprodukte, die in der Studie untersucht wurden,
Gülle kombiniert mit anschliessender
hervorgingen, sind in Abbildung 1 ersichtlich. Die
Ultrafiltration und Umkehrosmose, können
Schweinegülle wurde in einem ersten Schritt anaerob
für die Landwirtschaft deshalb attraktiv sein,
vergoren und anschliessend mechanisch separiert, um
da sie das Potenzial besitzen, den Nährstoff-
die Feststoffe von der Flüssigphase (Dünngülle) zu tren-
einsatz zu optimieren, das Transportvolumen
nen. In einem zweiten Schritt fand die Weiteraufberei-
von Gülle zu senken und erneuerbare
tung der vergorenen Dünngülle mittels Membrantrenn-
Energie zu erzeugen.
verfahren (UF und RO) statt. Bei der UF wird eine
In dieser Studie wurden vergorene Gülle und
Flüssigkeit – in unserem Fall die Dünngülle – mit Druck
Düngerprodukte aus der nachfolgenden
durch eine semipermeable Membran gezwungen. Hoch-
Membrantrennung (Ultrafiltration und
molekulare Substanzen (z. B. Bakterien, Proteine, Mak-
Umkehrosmose) auf ihre Eigenschaften
romoleküle) werden an der Membran zurückgehalten
untersucht sowie deren scheinbare Stickstoff-
(Abb. 2). Dabei entsteht ein konzentrierter Teilstrom,
ausnutzungseffizienz mittels der Differenz-
das UF-Retentat. Niedermolekulare Substanzen (z. B.
methode in Gefäss- und Feldversuchen
Ionen) können die Membran passieren und resultieren
ermittelt. Durch die Aufbereitung der Gülle
in einem weniger konzentrierten Teilstrom, dem UF-Per-
stieg der Ammoniumstickstoffgehalt in den
aufbereiteten Düngerprodukten an, womit
die Pflanzenverfügbarkeit des Güllestickstoffs
verbessert wurde. Da während der
Aufbereitung aber gleichzeitig auch der
pH-Wert anstieg, erhöht sich das Risiko
gasförmiger Stickstoffverluste während der
Separation
> 100 μm
Ultrafiltration
0,1 – 0,01 μm
Umkehrosmose
< 0,001 μm
Lagerung und Ausbringung. Neue Aufbereitungstechnologien
können, sind sie mit
emissionsarmen Ausbringtechniken gekoppelt,
die Stickstoffausnutzung von Gülle
verbessern und die Stickstoffemissionen in
die Umwelt senken.
Feststoffe UF-Retentat RO-Retentat RO-Permeat
Fasern
& Partikel
Kolloide
Bakterien
Viren
Proteine
Makromoleküle
Ionen
Niedermolekulare
Verbindungen
Wasser-
Moleküle
© MERITEC GmbH
Abb. 2 | Stoffabtrennung mittels Separierung und Membrantrennung
(Ultrafiltration, UF und Umkehrosmose, RO) bei der Aufbereitung
von Gülle.
Agrarforschung Schweiz 1 (10): 378–383, 2010
379